2023年机械与功知识点归纳总结全面汇总归纳.pdf

第十一章 总结 一、杠杆 1、定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明：杠杆可直可曲，形状任意。有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。2、五要素组成杠杆示意图。支点：杠杆绕着转动的点。用字母 O 表示。动力：使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。说明：动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反 动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母 l1表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母 l2表示。3、画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签 找支点 O；向两方延长表示力的线段虚线；画力臂：过支点向力的作用线作垂线 实线双箭头，过支点垂直于力的作用线作垂线；标力臂 研究杠杆的平衡条件：杠杆平衡是指：杠杆水平静止或匀速转动。实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。结论：杠杆的平衡条件或杠杆原理是：动力动力臂阻力阻力臂。写成公式 F1l1=F2l2 也可写成：F1/F2=l2/l1 解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。O F1 l1 l2 F2 4、应用：名称 结 构 特 征 特 点 应用举例 省力 杠杆 动力臂 大于 阻力臂 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀 费力 杠杆 动力臂 小于 阻力臂 费力、省距离 缝纫机踏板、起重臂 人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆 等臂 杠杆 动力臂等于阻力臂 不省力 不费力 天平，定滑轮 说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。二、滑轮 1、定滑轮：定义：中间的轴固定不动的滑轮。实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆 特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦F=G 绳子自由端移动距离 SF(或速度 vF)=重物移动 的距离 SG(或速度 vG)2、动滑轮：定义：和重物一起移动的滑轮。可上下移动，也可左右移 动 实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆。特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。a)理想的动滑轮不计轴间摩擦和动滑轮重力那么：b)F=G/2；只忽略轮轴间的摩擦那么 拉力 F=(G物+G动)/2;c)绳子自由端移动距离是重物移动的距离的 2 倍 S(或 vF)=2 h(或 vG)l1 l2 F2 F1 F1 l1 F2 l2 3、滑轮组 定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向 理想的滑轮组不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力拉力 F=G/n。只忽略轮轴间的摩擦，那么拉力 F=(G物+G动)/n 绳子自由端移动距离是 n倍的重物移动的距离 SF(或 vF)=nhG(或 vG)组装滑轮组方法：首先根据公式 n=(G物+G动)/F求出绳子的段数。然后根据“奇动偶定的原那么。结合题目的具体要求组装滑轮。三、功：1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。稳固：某同学踢足球，球离脚后飞出 10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。原因是足球靠惯性飞出。3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS 4、功的单位：焦耳，1J=1Nm。把一个鸡蛋举高 1m，做的功大约是 0.5 J。5、应用功的公式注意：分清哪个力对物体做功，计算时 F就是这个力；公式中 S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。功的单位“焦 牛 米=焦，不要和力和力臂的乘积 牛 米，不能写成“焦单位搞混。四、功率：1、定义：单位时间里完成的功 2、物理意义：表示做功快慢的物理量。3、公式：P=W t 4、单位：主单位 W 常用单位 kW mW 马力 换算：1kW=103W 1mW=106 W 1 马力=735W 某小轿车功率 66kW，它表示：小轿车s 内做功 66000J 五、功的原理：1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。2、说明：请注意理想情况功的原理可以如何表述？功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。我们做题遇到的多是理想机械 忽略摩擦和机械本身的重力 理想机械：使用机械时，人们所做的功FS=直接用手对重物所做的功Gh 六、机械效率：、有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh提升重物=W总W额=W总 斜面：W有用=Gh 2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功 公式：W额=W总W有用=G动h忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组 斜面：W额=f L 3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W总=W有用W额=FS=W有用 斜面：W总=fL+Gh=FL 4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式：斜 面：定滑轮：动滑轮：滑轮组 有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为 60%表 示有用功占总功的 60%。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量：原 理：应测物理量：钩码重力 G、钩码提升的高度 h、拉力 F、绳的自由端移动的距离 S 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率上下的主要因素有：W有 用 W总 =Gh FS=W有 用 W总 =Gh FL=Gh FS=Gh Fh=G F=Gh FS=Gh F2h=G 2F=Gh FS=Gh Fnh=G nF=A动滑轮越重，个数越多那么额外功相对就多。B提升重物越重，做的有用功相对就多。C 摩擦，假设各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。